Hi, im Anhang sehr ihr eine einfache Schaltung die mich trotzdem verwirrt. Der Verbraucher R1 ist so ausgelegt, dass er gerne 1A haben möchte bei 2V angelegter Spannung. Da unsere Hauptspannungsquelle (ein Netzteil) allerdings 10V hat klemmen wir noch eine zweite Spannungsquelle mit 8V entgegen gepolt in Reihe dazu. Die Frage ist nun, wie viel Strom fließt wo und welche Leistung gibt jede dieser Spannungsquellen ab? Ein ähnliches Problem ergibt sich bei mir nämlich auch mit meiner Schrittmotorsteuerung. Die Motoren werden nämlich über einen Schaltregler mit einem annähernd konstanten Strom versorgt. Die Induktivität des Motors produziert dabei eine zur Eingangsspannung entgegengerichtete Spannung. Die Eingangsspannung beträgt dabei z.b. 30V und die Gegenspannung 25V, es fließen 2A. Die abgegebene Wirkleistung beträgt demnacht 2A * 5V = 10W. Mein Netzteil muss diese 30V allerdings auf jeden Fall bereitstellen. Bei höheren Motordrehzahlen ergibt sich nämlich schon durch die Generatorwirkung eine Gegenspannung, die zur Netzteilspannung entgegengerichtet ist und von dieser Überboten werden muss damit der Stromfluss von 2A überhaupt aufrecht erhalten werden kann. Ich nehme an, dass der verwendete Trafo deshalb nicht 2A bei 30V liefern muss, das wäre nämlich eine Leistung von 60W, bei 3 Motoren mit 2 Wicklungen ergibt das 360W, das würde teuer und groß werden. Also wie habe ich mir den Stromfluss und die Spannungen vorzustellen? lg PoWl
> Da unsere Hauptspannungsquelle (ein Netzteil) allerdings 10V hat klemmen > wir noch eine zweite Spannungsquelle mit 8V entgegen gepolt in Reihe dazu. Aus der (linken) Spannungsquelle kommen 10V und 1A heraus. Dann muß die zweite Spannungsquelle Leistung aufnehmen können. Denn obwohl sie 8V liefert fließt der Strom in sie hinein (wie z.B. beim Akku laden). Diese Energie ist nicht verloren. > Die Eingangsspannung beträgt dabei z.b. 30V ... es fließen 2A. > Die abgegebene Wirkleistung beträgt demnacht 2A * 5V = 10W. Nein, die abgegebene Wirkleistung ist in dem Falls 60Watt*Wirkungsgrad. Du kannst ja nicht einfach die Gegenspannungsquelle aus dem Motor herausnehmen, die entsteht ja erst dadurch, dass sich der Motor dreht. Denn aus deinen Zahlen könnte ich jetzt einen Widerstand von 5V/2A = 2,5Ohm berechnen. Und wenn ich den Motor abbremse, dann wird die Gegenspannung z.B. auf 20V sinken. Aus 30V-20V=10V und 10V/2,5Ohm = 4A könnte ich dann eine Leistungsaufnahme von 120Watt berechnen. Im Leerlauf ist die Gegen-EMK fast so groß wie die Versorgungsspanung, deshalb fließt nur ein geringer Strom (Verluste im Motor). > Also wie habe ich mir den Stromfluss und die Spannungen vorzustellen? Nimm einfach die Nennleistung deines Motors und stell diese Leistung zur Verfügung. Rumtricksen mit Gegen-EMK hilft dir nichts.
>Nein, die abgegebene Wirkleistung ist in dem Falls 60Watt*Wirkungsgrad. >Du kannst ja nicht einfach die Gegenspannungsquelle aus dem Motor >herausnehmen, die entsteht ja erst dadurch, dass sich der Motor dreht. Genau. Und noch besser: >Die abgegebene Wirkleistung beträgt demnacht 2A * 5V = 10W. Diese Leistung wird in den ohmschen Wiklungswiderstand in Wärme umgesetzt. Mals dir doch mal auf: +30V -------------- | Fällt dir an der STromrichtung bei | | der Spannungsquelle u_emk was auf? R_anker I | Richtig: Spannung und Strom haben | \|/ entgegengesetzte Richtungen. Das L_anker bedeutet, dass diese Spannungsquelle | geladen wird. Diese "Ladeleistung" | + ist die, die in mechanische Leistung U_emk umgesetzt wird. Somit sollte auch | - klar sein, das das Verhältnis | u_emk / u_r_anker den Wirkungsgrad GND -------------- bestimmt. PS: Steht der Motor (Anlauf), so ist u_emk = 0. Also wird auch keine mechanische Leistung "erzeugt". Nur Drehmoment. >Die Motoren werden nämlich über einen Schaltregler mit einem annähernd >konstanten Strom versorgt Sicher? Oder meinst du mit konstanter Spannung? >Bei höheren Motordrehzahlen ergibt sich >nämlich schon durch die Generatorwirkung eine Gegenspannung, die zur >Netzteilspannung entgegengerichtet ist und von dieser Überboten werden >muss damit der Stromfluss von 2A überhaupt aufrecht erhalten werden >kann. >Ich nehme an, dass der verwendete Trafo deshalb nicht 2A bei 30V liefern >muss, das wäre nämlich eine Leistung von 60W, bei 3 Motoren mit 2 >Wicklungen ergibt das 360W, das würde teuer und groß werden. Das ist korrekt.
Der Motor ist für 2A bei 3V ausgelegt. d.h. die Nennleistung des Motors beträgt 2 * 6W (weil zwei Wicklungen). Der Motor setzt also tatsächlich nur 12W in thermische/mechanische Energie um. Wo verschwindet der Rest? Der Strom wird wie gesagt auf 2A konstant gehalten. Egal ob der Motor steht oder sich dreht. Irgendwann wenn der Motor theoretisch zu schnell wird können die 2A natürlich nicht mehr erreicht werden, da die Eingangsspannung hier zu niedrig ist, aber darüber denken wir erstmal nicht nach. lg PoWl
OK ich merke, ich hab mich vielleicht falsch ausgedrückt: Nehmen wir mal an der Motor dreht sich NICHT, er steht. Noch besser, wir gehen einfach von einer Induktivität mit nachgeschaltetem Widerstand aus. Der Schaltregler schaltet den Strom nun ständig ein und aus, der Regler hält ihn konstant auf ungefär 2A wobei er in der AUS-zeit einfach über eine Freilaufdiode weiterfließt. Die Eingangsspannung beträgt 30V. Der Strom, der durch den Widerstand fließt eben 2A. Die Gegen-EMK der Spule beträgt ungefär 25V und somit die am Widerstand anliegende Spannung ungefär 5V. Demnach setzt er dort eine Wirkleistung von ungefär 10W in Wärme um. Ah, das Netzteil wird ja nur pulsförmig belastet, da der Stromfluss von hieraus in die Induktivität ja durch den Schaltregler ständig nur kurzzeitig erfolgt. D.h. im Mittel fließt aus dem Netzteil heraus ein viel kleinerer Strom als am Ende durch den Widerstand dauerhaft? Und würde ich anstelle des Schaltreglers mit der Induktivität einfach einen Akku nehmen würde dieser aufgeladen werden. Einer Batterie würde das nicht so gut tun?
Stichwort wäre: Überlagerungssatz ( Superpositionsgesetz ). DER gilt nur, wenn es sich um lineare Elemente handelt. Im Beispiel hier muss die "falschherum" betriebene Spannungsquelle eben Leistung AUFNEHMEN können, OHNE ihre Daten ( Ersatzspannungsquelle hat ideale Spannung mit Innenwiderstand in Reihe ) zu ändern. Das trifft für Akkus nur näherungsweise, für einfache Batterien noch schlechter zu. Hat man ein übliches Labornetzteil, geht Rückspeisung überhaupt NICHT, weil es keinen Strom bei konstanter Spannung aufnehmen kann. ( Ein Gleichstrom-Motor bzw. -Generator im Nebenschluss verhält sich da im übrigen ganz gut, falls seine Drehzahl konstant gehalten wird. )
"( Ein Gleichstrom-Motor bzw. -Generator im Nebenschluss verhält sich da im übrigen ganz gut, falls seine Drehzahl konstant gehalten wird. )" => Muss natürlich heissen: ( konstant ) fremderregt
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.